[发明专利]双层薄膜残余应力测试结构

摘要

本发明提出了一种双层薄膜材料残余应力的测试结构，其中测量单元为圆柱支撑的第一层薄膜圆盘结构，在第一层薄膜圆盘平面上覆盖有另一层薄膜材料形成双层薄膜圆盘结构，在第一层薄膜圆盘边缘直径方向上延伸出一个直梁，直梁末端有一投影游标。利用简单双层薄膜圆盘结构并配合投影游标，可以获得MEMS常用薄膜材料的残余应力，并且可以推广到更多层薄膜材料情况下的各层薄膜残余应力测试，测量方法和参数提取的计算方法极其简单。

主权项

一种双层薄膜残余应力测试结构，该测试结构由圆盘（101）、投影游标尺（102）以及连接圆盘（101）和投影游标尺（102）的直梁（103）三部分组成，其特征在于：所述圆盘（101）包括圆柱（101‑1）、第一层薄膜材料（101‑2）和第二层薄膜材料（102‑3）这三个同心圆形结构，所述第一层和第二层材料薄膜（101‑2、101‑3）均呈圆形，第二层薄膜材料（101‑3）覆盖在第一层薄膜材料（101‑2）之上，第二层薄膜（101‑3）直径略小于第一层薄膜（101‑2），上述圆形薄膜（101‑2、101‑3）形成双层薄膜圆盘，支撑双层薄膜圆盘的圆柱（101‑1）的上端面和第一层薄膜材料（101‑2）连接，下端面固定在衬底材料（100）之上；所述投影游标尺（102）由左右两部分组成，其左半部分包括多个相同并顺时针旋转90度的“T”型结构，旋转后的“T”型结构由水平矩形（102‑1）和与其垂直的竖直矩形（102‑2）构成，各个“T”型结构的水平矩形（102‑1）与直梁（102‑3）垂直连接，“T” 型结构的竖直矩形（102‑2）的两条长边是对准用的基线，其中，右侧长边为A基线，左边长边为B基线，所有“T”型结构的尺寸完全相同，所有A基线在一条直线上，B基线在另一条直线上；所述投影游标尺（102）的右半部分由梳齿结构和位于齿上的“凸”型结构构成，梳齿结构由锚区（102‑4）和垂直连接到锚区（102‑4）的若干齿（102‑11）构成，在齿（102‑11）上与“T” 型结构相邻的一边设计有“凸”型结构（102‑5～102‑10），所述“凸”型结构的个数等于齿（102‑11）的个数减1后乘以2，所述“凸”型结构上与齿垂直的4条直线是另一组对准基线，其中，最左边的为C1对准基线，向右依次为C2、C3、C4对准基线，C1、C2基线间距以及C3、C4基线间距均等于[（“凸”型个数×2‑1）×△]，其中△为游标的最小分辨单位；所述双层薄膜残余应力测试结构的圆盘（101）和投影游标尺（102）通过一根直梁（103）连接，所述直梁（103）一端沿圆盘直径方向连接第一层薄膜圆盘（101‑2），另一端与投影游标尺（102）左半部分的直梁（102‑3）垂直连接；整个结构除固定在衬底上的圆柱（101‑1）和投影游标尺（102）右半部分的锚区（102‑4）外全部悬浮于衬底之上。